可溶性环氧化物水解酶的基因敲除或药理抑制通过减轻NLRP3炎症小体激活改善心脏缺血/再灌注损伤

Genetic Deletion or Pharmacological Inhibition of Soluble Epoxide Hydrolase Ameliorates Cardiac Ischemia/Reperfusion Injury by Attenuating NLRP3 Inflammasome Activation.

作者信息Ahmed M Darwesh, Hedieh Keshavarz-Bahaghighat, K Lockhart Jamieson, John M Seubert
PMID31319469
发布时间2019-07-17
DOI10.3390/ijms20143502

实验完整度

包含基因敲除和药理抑制两种干预,Langendorff心脏灌注、线粒体呼吸检测、免疫印迹、ELISA等,并评估功能恢复与机制验证。

主要模型

离体小鼠心脏Langendorff灌注模型 sEH基因敲除(Ephx2-/-)小鼠 野生型C57/Bl6小鼠

重点核对

sEH敲除或t-AUCB处理对缺血后LVDP恢复的影响 缺血后线粒体呼吸功能(RCR)变化 NLRP3、caspase-1活性、IL-1β蛋白水平 Drp-1线粒体转位和Txnip表达 Trx-1/Trx-2活性及MDA水平

摘要

核苷酸结合寡聚化结构域样受体(NLR)家族含热蛋白结构域3(NLRP3)炎症小体级联的激活在缺血/再灌注(IR)损伤的发病机制中起作用。越来越多的证据表明,细胞色素p450(CYP450)衍生的n-3和n-6多不饱和脂肪酸(PUFA)代谢物在心脏中既有有害作用也有保护作用。CYP衍生的环氧代谢物被可溶性环氧化物水解酶(sEH)迅速水解。当前研究假设抑制sEH的心脏保护作用涉及限制NLRP3炎症小体的激活。从年轻野生型(WT)和sEH缺失小鼠分离的心脏在Langendorff模式下用载体或特异性sEH抑制剂t-AUCB灌注。在sEH缺失心脏或灌注t-AUCB的WT心脏中观察到改善的缺血后功能恢复和更好的线粒体呼吸。抑制sEH显著减弱了NLRP3炎症小体复合物的激活,并限制了IR损伤触发的裂变蛋白动力相关蛋白-1(Drp-1)的线粒体定位。抑制sEH产生的心脏保护作用包括保留胞质硫氧还蛋白(Trx)-1和线粒体Trx-2抗氧化酶的活性。总之,这些数据表明抑制sEH通过维持缺血后线粒体功能和减弱有害的先天炎症反应赋予针对IR损伤的心脏保护作用。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
抑制sEH能否通过影响NLRP3炎症小体激活来减轻心肌缺血/再灌注损伤?
核心机制
抑制sEH通过维持线粒体功能、减少Drp-1线粒体转位、抑制Txnip介导的NLRP3炎症小体激活,从而减轻心肌IR损伤。
主要证据
在离体心脏IR模型中,sEH敲除或t-AUCB处理改善缺血后功能恢复和线粒体呼吸,降低NLRP3、caspase-1活性、IL-1β水平,并减少Drp-1和Txnip的线粒体定位(图1-5)。
研究意义
sEH抑制可能成为治疗心肌IR损伤的潜在策略,通过保护线粒体功能和抑制先天炎症反应。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

建立离体心脏IR模型

评估sEH缺失或抑制对缺血后心脏功能恢复的影响

使用Langendorff灌注系统,对WT和sEH null小鼠心脏进行30分钟全心缺血和40分钟再灌注,部分WT心脏在缺血前20分钟给予t-AUCB(0.1 μM)。

2

评估线粒体功能

检测IR损伤后线粒体呼吸功能及sEH干预的影响

分离心脏左心室心肌纤维,测定基础呼吸、ADP刺激呼吸和RCR。

3

检测炎症小体激活

评估sEH抑制对NLRP3炎症小体及相关下游分子的影响

通过免疫印迹检测NLRP3、IL-1β蛋白表达,酶活性检测caspase-1活性,ELISA检测IL-1β水平。

4

分析线粒体动力学和氧化应激标志物

探索sEH抑制对线粒体损伤和氧化应激的影响

检测Drp-1、Txnip、Mfn-1/2的线粒体表达,以及Trx活性、MDA水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
t-AUCBCayman Chemicals--
Drp-1抗体Cell Signaling Technology5391
GAPDH抗体Cell Signaling Technology51745
Hsp60抗体Cell Signaling Technology4870
NLRP3抗体Abcamab214185
Mfn-1抗体Abcamab104274
Mfn-2抗体Abcamab50838
sEH抗体Elabscience BiotechnologyE-AB-60489
Txnip抗体MBL InternationalK0205-3
小鼠IL-1β ELISA试剂盒Abcamab100705
脂质过氧化(MDA)比色检测试剂盒Abcam--
Oxygraph Plus记录仪Hansatech Instruments--
Ac-YVAD-AMCEnzo Life SciencesALX-260-024-M005
哺乳动物硫氧还蛋白还原酶Cayman Chemicals--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
小鼠品系(C57/Bl6背景),年龄(2-3个月),体重(25-30g),性别(雌雄均有)
阅读提示:参见Materials and Methods部分4.1 Animals
离体心脏灌流
Langendorff灌注,缓冲液组成,温度(37°C),气体(95% O2/5% CO2),基线20分钟,缺血30分钟,再灌注40分钟,t-AUCB浓度(0.1 μM)及给药时间
阅读提示:参见Materials and Methods部分4.2 Isolated Heart Perfusion
线粒体呼吸
心肌纤维透化方法,底物(5 mM苹果酸+10 mM谷氨酸),ADP浓度(0.5 mM),呼吸缓冲液,RCR计算
阅读提示:参见Materials and Methods部分4.6 Mitochondrial Respiration
蛋白表达检测
抗体来源、稀释比例、内参蛋白(GAPDH、Hsp60)
阅读提示:参见Materials and Methods部分4.3 Immunoblotting
炎症指标检测
caspase-1底物浓度,ELISA试剂盒,MDA检测试剂盒
阅读提示:参见Materials and Methods部分4.4、4.5、4.7